《2021年新高考真题物理汇编27 热学和光学实验(解析版)》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2021年新高考真题物理汇编27 热学和光学实验(解析版)(10页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、专题2 7 热学与光学实验1.(2021年 6 月浙江选考物理)图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中:观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是。(单选)A.旋转测量头 B.增大单缝与双缝间的距离 C.调节拨杆使单缝与双缝平行要增大观察到的条纹间距,正确的做法是(单选)A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离【参考答案】(D C (2).D【名师解析】若粗调后看不到清晰的干涉条纹,看到的是模糊不清的条纹,则最可能的原因是单缝与双缝不平行;要使条纹变得清晰,值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行。故选C
2、。根据双缝干涉条纹间隔公式Ax 可知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离/,减小双缝d的间距”;故选D。2 (2 0 2 1 年 1 月浙江选考)小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时,发现只有3 枚大头针,他把大头针A、B、C插在如图3所示位置,并测出了玻璃的折射率。请在答题纸相应方框中画出光路图,标出入射角i 和折射角r,并写出折射率n的计算式。第 1 7 题图3【参考答案】(1)A C D n 能Q)光路图标出i和rn=sinzsinr【名师解析】连接0 C,则O C与法线的夹角为折射角r,A B与法线的夹角为入射角i,由折射定律,可得折射率n=回sin?-3.10分)(2021高考全
3、国乙卷)用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B 两个大头针确定入射光路,C、D 两个大头针确定出射光路。0和。分别是入射点和出射点,如 图(a)所示。测得玻璃砖厚度为/j=15.0mm;A 到过。点的法线O M 的距离AM=10.0mm,M 到玻璃砖的距离M 0=20.0mm,。到 OM 的距离为s=5.0mm。O1c/D-图(a)图(b)(i)求玻璃砖的折射率;(i i)用另外一块材料相同,但上下表面不平行的玻璃砖继续实验,玻璃砖的界面如图(b)所示。光从上表面入射,入射角从0 逐渐增大,达到45。时,玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。AM s【名
4、师点评】(i)sin i=,sin,=T-yAM2+MD2 yjs2+lr由折射定律n=sini/sini,联立解得n=&(i i)设玻璃砖上下表面的夹角为a,e=G+asin45=nsin0sinO,=l/n,4(2018年4月浙江选考)(1)细丝和单缝有相似的衍射图样。在相同条件下,小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝I和细丝口,在光屏上形成的衍射图样如图1中”和b所示。已知细丝I的直径为0.605mm,现用螺旋测微器测量细丝H的直径,如图2所示,细丝H的直径为 rmn.图1中的(填或7)是细丝D的衍射图样。图1图2图3(2)小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时,尝试用单缝和平面
5、镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图3所示,白炽灯发出的光经过滤光片成为波长为;I的单色光照射单缝,能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。小明测得单缝与镜面延长线的距离为,与光屏的距离为。,则条纹间距=。随后小明撤去平面镜,在单缝下方4处放置同样的另一单缝,形成双缝结构,则在光屏上_ _ _ _ _(填“能”或“不能”)观察到干涉条纹。【参考答案】(1)0.999,a-(2岛,不能。2/1【名师解析】(1)螺旋测微器的读数为:d=0.5mm+49.9 x 0.01mm=0.999mm;当细丝的直径越大时,衍射现象越不明显,由读数可知,细丝n的直径大,由题目中图1可知,a图的衍射条纹间距较窄,因此
6、图“是细丝H的衍射图样:(2)由实验图可知,平面镜对单缝成像,相当于双缝,间距为2/?,因 此 条 纹 间 距=随后小明撤去平面镜,在单缝下方A处放置同样的另一单缝,形成双缝结构,不能观察到干涉条纹,原因是不满足干涉条件:频率相同,【关键点拨】:根据螺旋测微器的读数方法可明确半导体细丝的直径大小;注意读数时需要估读;衍射条纹的宽度和亮度与细丝的直径有关,直径越大,亮度越弱,条纹的直径越窄;L%=A根据双缝干涉条纹的间距公式 d ,及平面镜对单缝成像,求解干涉条纹的间距,结合干涉条件,即可求解。考查螺旋测微器的读数方法,掌握明显衍射条件,及衍射原理,理解细丝和单缝有相似的衍射图样的相同与不同,注
7、意干涉的原理与干涉条纹间距公式,及其产生条件。5(2019全国理综H卷34)(1 0 分)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光:调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:滤光片 双缝屏/转 轮栓 眼 一 目 镜A测量头“。(i i i)将双缝的间距d(-1)/d=0.3 00 m m,测得屏与双缝间的距离为/=1.2 0 m,第 1 条暗条纹到第4 条暗条纹之间的距离为=7.56 m m,n=4代入公式入=Z7 ,解得单色光的波长为63 0n m。(n-1)I6(8 分)(2 016上海高考题)某同学制作了一个结构如图(a)所示的温度计。一端封闭
8、的轻质细管可绕封闭端O 自由转动,管长0.5m。将一量程足够大的力传感器调零,细管的开口端通过细线挂于力传感器挂钩上,使细管保持水平、细线沿竖直方向。在气体温度为2 70K时,用一段水银将长度为0.3 m 的气柱封闭在管内。实验时改变气体温度,测得封闭气柱长度/和力传感器读数尸之间的关系如图(b)所 示(实验中大气压强不变)。(1)管内水银柱长度为 m,为保证水银不溢出,该 温 度 计 能 测 得 的 最 高 温 度 为 Ko(2)若气柱初始长度大于0.3 m,该 温 度 计 能 测 量 的 最 高 温 度 将(选填:“增大”,“不变”或“减小”).(3)若实验中大气压强略有升高,则 用 该
9、温 度 计 测 出 的 温 度 将 (选填:“偏高”,“不变”或“偏低”).【参考答案】0.1;3 60(2)减小 偏低【名师解析】(1)在气体温度为2 70K时,用一段水银将长度为0.3 m 的气柱封闭在管内,对应的温度为2 70K,力传感器读数尸=0.3 5N,设水银柱长度为x,质量为m,由力矩平衡可得:m g X (0.3 0+x/2)=0.3 5X 0.5;由 图(b)可得:m g X (0.3 5+X/2)=0.40X 0.5;联立解得:x=0.l m,F=0.45N。水银恰好不溢出时,气体长度为L=(0.50-x)m=0.4m;对封闭气体,由盖吕萨克定律,0.3/2 70=0.4,
10、可得,T=3 60K(2)若气柱初始长度大于0.3 m,由盖昌萨克定律可知,该温度计能测量的最高温度将减小。(3)若实验中大气压强略有升高,则用该温度计测出的温度将偏低。7(2 015年上海高考题)简易温度计构造如图所示。两内径均匀的竖直玻璃管下端与软管连接,在管中灌入液体后,将左管上端通过橡皮塞插入玻璃泡。在标准大气压下,调节右管的高度,使左右两管的液面相平,在左管液面位置标上相应的温度刻度。多次改变温度,重复上述操作。(1)(单选题)此温度计的特点是(A)刻度均匀,刻度值上小下大(B)刻度均匀,刻度值上大下小(C)刻度不均匀,刻度值上小下大(D)刻度不均匀,刻度值上大下小(2)(多选题)影
11、响这个温度计灵敏度的因素有(A)液体密度(B)玻璃泡大小(C)左管内径粗细(D)右管内径粗细(3)若管中液体是水银,当大气压变为7 5c mH g时,用该温度计测得的温度值_ (选 填“偏大”或“偏小”)。为测得准确的温度,在测量时需。【参考答案】.(1)A (2)B,C(3)偏大;调整两管液面高度差,使右管液面比左管液面高1c m,然后读数【名师解析】(1)此温度计是保持气体体积不变,压强与温度成正比构造的,所以此温度计的特点是刻度均匀,刻度值上小下大,选项A正确。(2)影响这个温度计灵敏度的因素有:玻璃泡大小,玻璃泡越大,温度计灵敏度越高;左管内径粗细,左管内径越细,温度计灵敏度越高。选项
12、B C正确;(3)若管中液体是水银,当大气压变为7 5c mH g时,大气压减小,对应的玻璃泡中气体压强减小,实际温度降低,而该温度计还是按照大气压7 6c mH g刻度的,所以用该温度计测得的温度值“偏大”。为测得准确的温度,在测量时需调整两管液面高度差,使右管液面比左管液面高1c m,然后读数。8(20 11.全国)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:往边长约为4 0 c m的浅盘里倒入约2 c m深的水.待水面稳定后将适量的郁子粉均匀地撒在水面上。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定。将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据
13、油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。完成下列填空:(1)上述步骤中,正确的顺序是。(填写步骤前面的数字)(2)将 1 c n?的油酸溶于酒精,制成30 0 c o?的油酸酒精溶液;测得1 cm3的油酸酒精溶液有50 滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m?。由此估算出油酸分子的直径为m。(结果保留1位有效数字)【参考答案】(1)(2)5x l O10【名师解析】将 1 c n
14、?的油酸溶于酒精,制成30 0 c m3的油酸酒精溶液,其浓度为1/30 0,测得l e n?的油酸酒精溶液有50 滴,每滴中含纯油酸体积为V=l/30 0 x l/50 c m3=l/15x l O-3c m3=l/15x l O l lm 现取一滴该油酸酒 精 溶 液 滴 在 水 面 上,测 得 所 形 成 的 油 膜 的 面 积 是 S=0.13 m?。由此估算出油酸分子的直径为d=V/S=5 x l 0 m。【关键点拨1估测不规则图形面积的方法是:将一玻璃板放在不规则面积的上方,在玻璃板上画出不规则图形的轮廓,然后将其放在坐标纸上,数出不规则图形的轮廓包围的小方格数。数小方格数的方法是
15、:不足半格的舍弃,大于半格的算一格。小方格数乘以每个小方格的面积就等于不规则图形的面积。小方格的边长越小,求出的面积约准确。9 (2011 江 苏)某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前,查阅数据手册得知:油酸的摩尔质量A/=0.28 3k g-m o r ,密度p=0.8 9 5 x l()3k g.1T l-3“若 100滴油酸的体积为1m l,则 1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少?(取 N A=6.02x l()23m o H.球的体积v与直径D的关系为丫=)结果保留一位有效数字)【参考答案】I X 10m2【名师解析】一个油酸分子的体积V=”由球的体积与直径关系得分子
16、直径D=j 3 =l x l(y 9 m,一PNA 兀pN.滴油酸体积V=l x l(?8 m 3,V最大面积5=lxl01m.D10.(2011 上海)在“用单分子油膜估测分子大小”实验中,(1)某同学操作步骤如下:取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液;在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;在蒸发皿内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;在蒸发皿上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积。改正其中的错误:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.8 x I(y 3m L,其形成的油膜面积为40c m 2,则估测出油酸分子的直径为 m。【参考答案】(1)在量筒中滴入N滴溶液 在水面上先撒上那子粉(2)1.2x 102【名师解析】一滴溶液中油酸的体